EcosimPro

EcosimPro

EcosimPro w widoku schematycznym, służącym do generowania modeli graficznych
Wersja stabilna	5.6.0 / grudzień 2016 ( 2016-12 )
Wersja podglądu	5.4.19 / październik 2015 ( 2015-10 )
System operacyjny	Microsoft Windows
Strona internetowa	www.ecosimpro.com _ _

EcosimPro to narzędzie symulacyjne opracowane przez Empresarios Agrupados AIE do modelowania prostych i złożonych procesów fizycznych, które można wyrazić za pomocą różniczkowych równań algebraicznych lub równań różniczkowych zwyczajnych i symulacji zdarzeń dyskretnych .

Aplikacja działa na różnych platformach Microsoft Windows i wykorzystuje własne środowisko graficzne do projektowania modeli.

Modelowanie komponentów fizycznych opiera się na języku EcosimPro (EL), który jest bardzo podobny do innych konwencjonalnych języków programowania zorientowanego obiektowo, ale jest wystarczająco potężny, aby modelować ciągłe i dyskretne procesy.

To narzędzie wykorzystuje zestaw bibliotek zawierających różne typy komponentów (mechaniczne, elektryczne, pneumatyczne, hydrauliczne itp.), które można ponownie wykorzystać do modelowania dowolnego typu systemu.

Jest używany w ESA do analizy systemów napędowych i jest zalecanym narzędziem do analizy ESA dla systemów ECLS.

Pochodzenie

Projekt EcosimPro Tool rozpoczął się w 1989 roku dzięki funduszom Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i miał na celu symulację systemów kontroli środowiska i systemów podtrzymywania życia dla statków kosmicznych z załogą, takich jak wahadłowiec Hermes . Multidyscyplinarny charakter tego narzędzia do modelowania doprowadził do jego zastosowania w wielu innych dyscyplinach, w tym w mechanice płynów, przetwarzaniu chemicznym, sterowaniu, energetyce, napędzie i dynamice lotu. Te złożone aplikacje pokazały, że EcosimPro jest bardzo solidny i gotowy do użycia w wielu innych dziedzinach.

Język modelowania

Przykłady kodu

Równanie różniczkowe Aby zapoznać się z obsługą EcosimPro, najpierw utwórz prosty komponent do rozwiązywania równań różniczkowych. Chociaż EcosimPro jest przeznaczony do symulacji złożonych systemów, może być również używany niezależnie od systemu fizycznego, tak jakby był czystym narzędziem do rozwiązywania równań. Przykład w tej sekcji ilustruje ten rodzaj użycia. Rozwiązuje następujące równanie różniczkowe, aby wprowadzić opóźnienie do zmiennej x :

${\ Displaystyle {\ Frac {dy} {dt}} = (xy) / tau}$

co jest równoważne

${\ Displaystyle y' = (xy) / tau}$

gdzie x i y mają zależność od czasu, która zostanie zdefiniowana w eksperymencie. Tau to dane podane przez użytkownika; użyjemy wartości 0,6 sekundy. To równanie wprowadza opóźnienie w x względem y o wartości tau . Aby zasymulować to równanie, utworzymy komponent EcosimPro z zawartym w nim równaniem.

Komponent do symulacji w EL wygląda następująco:

SKŁADOWA równanie_test DANE RZECZYWISTE tau = 0,6 „czas opóźnienia (sekundy)” OZNACZA RZECZYWISTE x, y CIĄGŁE y' = (x - y) / tau SKŁADOWA KOŃCOWA

Wahadło Jednym z przykładów zastosowania rachunku różniczkowego może być ruch doskonałego wahadła (bez tarcia). Mielibyśmy następujące dane: siła grawitacji „g”; długość wahadła „L”; oraz masę wahadła „M”. Jako zmienne do obliczenia mielibyśmy: położenie kartezjańskie w każdej chwili w czasie wahadła „x” i „y” oraz naprężenie drutu wahadła „T”. Równania definiujące model to:

- Rzutując długość kabla na osie kartezjańskie i stosując twierdzenie Pitagorasa otrzymujemy:

${\ Displaystyle x ^ {2} + y ^ {2} = L ^ {2}}$

Rozkładając siłę w kartezjanach otrzymujemy

${\ Displaystyle F_ {x} = - T {\ Frac {x} {L}}}$

I

${\ Displaystyle F_ {y} = - T {\ Frac {y} {L}} -M \; g}$

Aby otrzymać równania różniczkowe możemy przeliczyć:

$\ Displaystyle F_ {x} = M \; a_ {x} = M \; {\ ddot {x}}}$

I

${\ Displaystyle F_ {y} = M \; a_ {y} = M \; {\ ddot {y}}}$

(uwaga: ${\ Displaystyle {\ kropka {x}}}$ jest pierwszą pochodną pozycji i jest równa prędkości. ${\ Displaystyle {\ ddot {x}}}$ jest drugą pochodną pozycji i jest równa przyspieszenie)

Ten przykład można znaleźć w bibliotece DEFAULT_LIB jako „pendulum.el”:

Modelowanie wahadła za pomocą EcosimPro

Wahadło SKŁADOWE „Przykład wahadła” DANE REAL g = 9,806 „Grawitacja (m/s^2)” REAL L = 1. „Długość geograficzna wahadła (m)” REAL M = 1. „Masa wahadła (kg)” DECLS REAL x „Wahadło Pozycja X (m)" REAL y "Pozycja Y wahadła (m)" REAL T "Siła naciągu linki wahadła (N)" CIĄGŁA x**2 + y**2 = L**2 M * x'' = - T * (x / L) M * y'' = - T * (y / L) - M * g ELEMENT KOŃCOWY

Ostatnie dwa równania wyrażają odpowiednio przyspieszenia x'' i y'' na osiach X i Y

Możliwości matematyczne

• Symboliczna obsługa równań (np. wyprowadzenie itp.)
• Solidne solwery dla systemów nieliniowych i DAE: DASSL, Newton-Raphson
• Kreatorzy matematyki dla:
  • Definiowanie warunków brzegowych
  • Rozwiązywanie pętli algebraicznych
  • Zmniejszenie problemów DAE o wysokim indeksie
• Sprytne algorytmy matematyczne oparte na teorii grafów w celu zminimalizowania liczby nieznanych zmiennych i równań
• Potężny moduł obsługi zdarzeń dyskretnych do zatrzymywania symulacji po wystąpieniu zdarzenia

Aplikacje

EcosimPro był używany w wielu dziedzinach i dyscyplinach. W poniższych akapitach przedstawiono kilka zastosowań

• Sterowanie : Ta biblioteka zawiera komponenty do reprezentacji pętli sterowania, w tym typowe regulatory P, PI i PID oraz procesory sygnałowe itp.
• Turbojet : Biblioteka do modelowania reaktorów turbinowych. Z komponentami takimi jak turbiny, dysze, sprężarki, palniki itp.
• ECLSS : Opracowano kompletną bibliotekę komponentów do modelowania złożonych warunków środowiskowych dla statków kosmicznych z załogą
• ESPSS : Standardowy zestaw bibliotek z komponentami i funkcjami do symulacji systemów napędowych pojazdów nośnych i systemów napędowych statków kosmicznych.
• Thermal : Ta biblioteka zawiera komponenty niezbędne do opracowania modeli termicznych z parametrami skupionymi, tj. dyfuzyjne węzły cieplne, brzegowe węzły cieplne, liniowe przewodniki cieplne i radiacyjne przewodniki cieplne.
• Energia : W dziedzinie energii EcosimPro był używany w różnych zastosowaniach, takich jak bilanse cieplne (Thermal_Balance), układy hydrauliczne (Pipe Networks Tool), stopione węglany i alkaliczne ogniwa paliwowe itp.
• Kriogenika : Symulacja dużych systemów kriogenicznych, na przykład w CERN .
• inne :
  • Uzdatnianie wody
  • Utylizacja odpadów
  • Rolno-spożywcze Procesy biotechnologiczne
  • Itp.

Zobacz też

• AMESim
• APMonitor
• Dymola
• MapleSim
• Projekt oparty na modelu
• modelka
• SymulacjaX
• Simulink
• Wolfram SystemModeler

Linki zewnętrzne

• Oficjalna strona internetowa